高次カイラル超伝導における表面散乱効果

高阶手性超导中的表面散射效应

• 批准号: 22K03530
• 负责人: 東谷 誠二
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Hiroshima University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K03530/
• 关键词: カイラル超伝導; カイラルエッジ状態; アンドレーエフ束縛状態; 表面散乱効果; 表面束縛状態; 奇周波数クーパー対; 物性理論

カイラル超伝導体の表面には，カイラルエッジ状態（CE状態）と呼ばれる表面アンドレーエフ束縛状態が存在する．また，カイラル超伝導は自発的に時間反転対称性を破る非従来型超伝導であり，その表面（エッジ）には自発電流が誘起されることが知られている．CE状態はこの自発エッジ電流の担い手として注目されてきた．しかしながら，カイラル超伝導の表面状態に関する従来の研究の多くは鏡面的な表面を仮定する理想化された理論モデルに基づいており，現実の物質では不可避な表面の乱れ(ラフネス)による散漫散乱の効果の理解は進んでいない.長い歴史をもつ超流動ヘリウム３の研究によって明らかにされてきたように，超伝導・超流動状態は一般に散漫散乱の影響を強く受ける．超流動ヘリウム３では，ｐ波対称性を有するカイラル超流動が実現する．同様な対称性をもつカイラルｐ波超伝導の候補物質も対象とした従来の研究によって，カイラルｐ波超伝導・超流動の表面状態密度には散漫散乱を反映した特徴的なサブギャップ構造が現れることが指摘されている．本研究では，高次（非ｐ波）カイラル超伝導のCE状態に対する散漫散乱の効果を明らかにすることを目的に，カイラル超伝導の表面状態密度を準古典グリーン関数理論に基づいて解析した．その結果，高次カイラル超伝導にはカイラルｐ波に見られるサブギャップ構造が現れないことが明らかになった．このようなｐ波と非ｐ波カイラル超伝導における散漫散乱効果の差異は，後者のCE状態には，前者とは異なり，複数のモードが存在し，それらのCEモード間の散漫散乱が表面状態密度の顕著なブロードニングを引き起こすことに起因する．

手性超导体的表面存在一种称为手性边缘态（CE态）的表面安德烈夫束缚态。此外，手性超导是一种自发打破时间反转对称性的非常规超导体，已知在其表面（边缘）会感应出自发电流。 CE态作为这种自发边缘电流的载体而引起了人们的关注。然而，先前对手性超导表面状态的研究大多基于假设镜面表面的理想化理论模型，并且已经阐明了由于表面粗糙度而导致的漫散射效应，这在实际材料中是不可避免的。通过对历史悠久的超流体氦3的研究，超导和超流体状态通常受到漫散射的强烈影响。在超流氦-3中，实现了具有p波对称性的手性超流性。先前对具有相似对称性的手性p波超导体候选材料的研究表明，手性p波超导体和超流体的表面态密度具有反映漫散射的特征子带隙结构。本研究基于准经典格林函数理论对手性超导表面态密度进行了分析，旨在阐明漫散射对高阶（非p波）手性超导CE态的影响。结果表明，手性p波中看到的亚能隙结构并未出现在高阶手性超导体中。 p波和非p波手性超导的漫散射效应的区别在于，与前者不同的是，后者的CE态存在多种模式，而这些CE模式之间的漫散射是由这是由密度明显变宽引起的。

项目成果

カイラル超伝導体の表面状態密度

手性超导体态的表面密度

• 发表时间: 2023
• 作者: 東谷誠二; 長登康
• 通讯作者: 長登康